摘要：目的在采用电铸镍钴合金提高模芯硬度的基础上,研究模芯钴含量对仿荷叶PDMS制件表面质量与疏水性的影响,探明镍钴合金模芯用于模板法制备仿荷叶超疏水表面的可行性。方法采用电铸-聚二甲基硅氧烷(PDMS)二次复制模板法先后制备荷叶母模、镍钴合金电铸模芯与仿荷叶疏水表面PDMS制件。采用数字式显微硬度仪、超景深三维显微镜、Image-Pro Plus图像处理软件、激光共聚焦显微镜等分析模芯钴含量对模芯硬度与PDMS制件表面微结构、粗糙度及疏水性的影响。最后采用接触角测量仪进一步测量与分析PDMS制件表面的疏水性能。结果当镍钴合金模芯钴含量(质量分数计)达到22.4%以上时,模芯硬度较纯镍模芯由244.1HV提升至450HV以上。当模芯钴含量从0增加到51.5%时,仿荷叶PDMS制件表面微结构深宽比先从2.12减小至1.72,再增加至2.38;微结构面积占比从19.15%减小至15.03%;表面粗糙度Ra值从59.01μm增加至74.93μm;静态接触角从166.22°线性减小至149°左右,疏水性降低。结论相比微结构深宽比与面积占比,表面粗糙度对PDMS制件疏水性的影响占主导作用。镍钴合金模芯硬度显著提高的同时,随钴含量的增大,仿荷叶PDMS制件的静态接触角从166.22°减小至149°左右,但仍具有良好的疏水性。

关键词：镍钴合金 电铸模芯 模芯硬度 仿荷叶 表面质量 

单位：中南大学机电工程学院; 长沙410083